HashMap—基本結構

前言

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       數組的特點是：尋址容易，插入和刪除困難，數組利用下標定位，時間復雜度為O(1)，插入或刪除元素的時間復雜度O(n)。

       鏈表的特點是：尋址困難，插入和刪除容易，鏈表定位元素時間復雜度O(n)，插入或刪除元素的時間復雜度O(1)。

       那么我們能不能綜合兩者的特性，做出一種尋址容易，插入刪除也容易的數據結構？

       HashMap是結合兩者優勢，這是一種折中的方案。（在java8中引入了紅黑樹，是對性能的更進一步優化）

 

HashMap內部結構

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HashMap實際上是一個數組，數組里面的每個元素都是一個鏈表。每個元素在通過put方法放入HashMap中的時候，要按照如下步驟進行：

1.根據該元素自身提供的hashcode計算出散列值，該散列值就是數組的下標

2.將新元素放入該數組位置的鏈表中

數組定義：

1. /**

2.      * The table, resized as necessary. Length MUST Always be a power of two.

3.      */

4. transient Entry[] table; 

      這是一個數組，transient關鍵字告訴我們它不會參與序列化。既然是一個數組，總有數目上限，也就意味着如果存入HashMap的元素太多，導致數組大小不能夠存放所有的鏈表的時候，數組大小必須要能夠調整。

Entry是什么類型？

 

static class Entry<K,V> implements Map.Entry<K,V> {
        final K key;
        V value;
        Entry<K,V> next;
        final int hash;

        /**
         * Creates new entry.
         */
        Entry(int h, K k, V v, Entry<K,V> n) {
            value = v;
            next = n;
            key = k;
            hash = h;
        }
        ....
        public final boolean equals(Object o) {
            if (!(o instanceof Map.Entry))
                return false;
            Map.Entry e = (Map.Entry)o;
            Object k1 = getKey();
            Object k2 = e.getKey();
            if (k1 == k2 || (k1 != null && k1.equals(k2))) {
                Object v1 = getValue();
                Object v2 = e.getValue();
                if (v1 == v2 || (v1 != null && v1.equals(v2)))
                    return true;
            }
            return false;
        }

        public final int hashCode() {
            return (key==null   ? 0 : key.hashCode()) ^
                   (value==null ? 0 : value.hashCode());
        }
        ....

 

這是一個HashMap類的內部靜態類。實現了Map.Entry接口。接受兩個模板參數K和V。key和hash一旦在構造函數中被初始化，就不可改變，並且由於有next的存在，Entry可以構成一個單向鏈表。

HashMap 包含如下幾個構造器：

1. HashMap()：構建一個初始容量為 16，負載因子為 0.75 的 HashMap。

2. ashMap(int initialCapacity)：構建一個初始容量為 initialCapacity，負載因子為 0.75 的 HashMap。

3. HashMap(int initialCapacity, float loadFactor)：以指定初始容量、指定的負載因子創建一個 HashMap。

HashMap的基礎構造器HashMap(int initialCapacity, float loadFactor)帶有兩個參數，它們是初始容量initialCapacity和負載因子loadFactor。

負載因子loadFactor衡量的是一個散列表的空間的使用程度，負載因子越大表示散列表的裝填程度越高，反之愈小。對於使用鏈表法的散列表來說，查找一個元素的平均時間是O(1+a)，因此如果負載因子越大，對空間的利用更充分，然而后果是查找效率的降低；如果負載因子太小，那么散列表的數據將過於稀疏，對空間造成嚴重浪費。

HashMap的實現中，通過threshold字段來判斷HashMap的最大容量：

threshold = (int)(capacity * loadFactor);

結合負載因子的定義公式可知，threshold就是在此loadFactor和capacity對應下允許的最大元素數目，超過這個數目就重新resize，以降低實的負載因子。默認的的負際載因子0.75是對空間和時間效率的一個平衡選擇。當容量超出此最大容量時， resize后的HashMap容量是原來容量的兩倍.

 

參考

http://www.codeceo.com/article/java-hashmap-learn.html

http://blog.csdn.net/csfreebird/article/details/7347026

http://www.cnblogs.com/xwdreamer/archive/2012/05/14/2499339.html